[发明专利]一种零价铁活化过硫酸盐耦合芬顿氧化处理除污水的方法

说明书

本发明涉及一种零价铁活化过硫酸盐耦合芬顿氧化处理污水的方法，该方法向待处理污水中以摩尔比1～10：1加入零价铁和过硫酸盐，充分搅拌后加入双氧水，继续搅拌，即可。本发明提供的方法与单独过硫酸盐和单独芬顿氧化技术相比，提高了污染物的去除效率，同时可降低了氧化剂的使用量，且污水处理过程中无需添加大量的酸调节pH，具有操作工艺简单、效率高、成本低及安全系数高的优点。本发明提供的方法可以高效处理污水中的有机污染物，尤其是对水中典型PPCPs有着优异的去除效果，为污水中有机污染物的去除提供了一种更加有效、经济、便捷的途径。

技术领域

本发明属于水污染处理技术领域，具体涉及零价铁活化过硫酸盐与芬顿氧化技术联用，降低水处理成本并提高污水中污染物去除效率。

背景技术

过硫酸盐活化技术是一类新型的高级氧化技术，体系中采用过硫酸盐或过硫酸盐活化产生硫酸根自由基，硫酸根自由基比羟基自由基氧化能力更强，应用pH范围更广，可氧化去除很多难生化降解的有机污染物。Fe⁰作为过硫酸盐的活化剂，无需额外的光能和热能，Fe⁰可通过腐蚀或与过硫酸盐反应逐渐生成Fe²⁺，Fe²⁺与过硫酸根反应使得过硫酸盐分子中的O-O键发生断裂生成氧化能力更强的硫酸根自由基，从而快速降解有机污染物。

芬顿试剂是由Fe²⁺和H₂O₂混合得到的一种强氧化剂，体系中产生氧化能力极强的羟基自由基，用于快速降解有机污染物。近些年来，芬顿氧化技术在工业废水处理领域中逐渐得到广泛应用，其优点为反应快速，反应条件(如温度、压力)比较缓和，其缺点为反应受溶液pH影响大，反应前需要消耗大量的酸调节pH值，反应后溶液中会残留大量Fe²⁺。

目前，现有的污水处理方法难以将包括典型PPCPs在内的污染物高效去除，操作方法较为复杂，成本较高。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种零价铁活化过硫酸盐耦合芬顿氧化处理污水的方法，该方法利用零价铁活化过硫酸盐耦合芬顿氧化技术，在污水处理过程中无需调节pH，在保证去除效率的前提下，降低了过硫酸盐和双氧水的用量，具有极强的实际应用价值。

具体而言，本发明提供的处理污水方法包括如下步骤：向待处理污水中以摩尔比1～10：1加入零价铁和过硫酸盐，充分搅拌后加入双氧水，继续搅拌，即可。

鉴于芬顿和过硫酸盐氧化技术皆可采用零价铁Fe⁰作为Fe²⁺的释放剂，本发明通过大量研究发现，将零价铁和过硫酸盐的摩尔比控制在1～10：1这一特定范围内，可确保反应液的最终pH值维持在3～4之间，此条件刚好是芬顿氧化的最佳pH条件，在该条件下加入双氧水进行进一步的处理，可以在无需额外调节体系pH值的前提下大大提高污染物的去除率。

本发明所针对的污水处理对象的初始pH值可在较宽的范围内(如：pH5.0～pH9.0)；当待处理污水为非碱性(如：pH5.0～pH 7.0)时，采用本发明提供的方法进行处理效果更佳。所述污水中的主要污染物包括典型PPCPs(pharmaceuticals and personal careproducts,药物和个人护理用品)，例如：磺胺二甲嘧啶等；对于大多数城市污水而言，其中还包括一定量的有机污染物(下文中用COD代表)。本发明提供的方法对同时含有上述污染物的污水具有良好的处理效果，尤其是对去除难度较大的PPCPs有更加优异的去除效果。

本发明采用的零价铁优选为纳米零价铁，如粒径为40～60nm的零价铁。本发明采用的过硫酸盐可以为过硫酸钠(PS)、过硫酸钾和过硫酸铵中一种或多种。

本发明在加入零价铁和过硫酸盐处理后，再加入双氧水进行反应。由于双氧水的市场价格较高，为了在提高反应效率的同时节约成本，本发明优选所述零价铁与双氧水的摩尔比为1～10：1。